根際陽(yáng)離子交換量測(cè)定

1、專(zhuān)業(yè)： 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境 姓名： 韓臣才 學(xué)號(hào)： 3090100057 日期： 2012/04/24 地點(diǎn)： 環(huán)資實(shí)驗(yàn)樓 裝 訂 線實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱(chēng)： 植物營(yíng)養(yǎng)學(xué) 成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)： 根際陽(yáng)離子交換量測(cè)定 同組學(xué)生姓名： 朱涵齊 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、實(shí)驗(yàn)材料與試劑（必填） 四、實(shí)驗(yàn)器材與儀器（必填）五、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟（必填） 六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填） 八、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、測(cè)定植物樣品根際陽(yáng)離子交換量，了解其對(duì)植物的意義；2、掌握植物樣品根際陽(yáng)離子交換量測(cè)定方法；3、比較單子葉與雙子葉植物根際交換量，加深對(duì)植物的認(rèn)知；

2、4、分析影響植物陽(yáng)離子交換量的主要因素；二、實(shí)驗(yàn)原理植物的細(xì)胞壁是由纖維素、半纖維素、果膠和蛋白質(zhì)組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。如圖：果膠( Pectin) 由-(1,4)-D-半乳糖醛酸聚合而成，部分羧基被甲基酯化，部分羧基游離，游離羧基成為陽(yáng)離子結(jié)合位點(diǎn)。如圖：對(duì)根系表面性質(zhì)的研究表明，根組織的表面是以負(fù)電荷占優(yōu)勢(shì)，其電荷來(lái)源主要是細(xì)胞壁組分中的果膠和埋藏于其中的蛋白質(zhì)等羧基的解離，以及原生質(zhì)膜所產(chǎn)生的恒定負(fù)電荷，即非擴(kuò)散性陰離子。在根細(xì)胞組織的表面形成雙電層，其擴(kuò)散層中的陽(yáng)離子可以與土壤表面和土壤溶液中可交換的陽(yáng)離子進(jìn)行交換。這種根系的陽(yáng)離子交換性能可以用根系的陽(yáng)離子交換量為指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，根系陽(yáng)離子交

3、換量是指植物根組織具有可交換陽(yáng)離子的數(shù)量。可以用多種方法測(cè)定植物根際陽(yáng)離子交換量，本次實(shí)驗(yàn)所用為火焰光度計(jì)法。其原理是根系表面吸附的可交換陽(yáng)離子，在中性KCl中被K+代換出來(lái)，形成鉀質(zhì)根。洗去多余KCl溶液后，用HCl溶液中的H+將K+代換出來(lái)，以火焰光度計(jì)法檢測(cè)溶液中K+的含量。根據(jù)溶液中K+的含量，計(jì)算出陽(yáng)離子交換量。本實(shí)驗(yàn)采用干根粉末，因?yàn)槿绱丝煞乐箿y(cè)定中因根的代謝活動(dòng)導(dǎo)致的離子被吸收或外溢所造成的誤差。同時(shí)由于這種交換現(xiàn)象直接與根表面的膠體性質(zhì)有關(guān)，因此認(rèn)為干根與鮮根，同樣顯示陽(yáng)子交換吸附性能的強(qiáng)弱。三、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑測(cè)定對(duì)象：大豆（雙子葉）根系（干粉）；儀器設(shè)備：火焰分光光度計(jì) 磁力

4、攪拌器 萬(wàn)分之一天平 微量滴定管 500 mL燒杯 250 mL燒杯 50 mL燒杯 洗瓶 定性濾紙 抽濾裝置 pH計(jì) 布氏漏斗 試劑：0.01 mol/L HCl 0.008995 mol/L KOH (需要標(biāo)定)1.0 mol/L KCl 0.01 mol/L 鄰苯二甲酸氫鉀3% AgNO3 0.5% 酚酞KCl標(biāo)液（10,20,30,40,50ppm）四、實(shí)驗(yàn)步驟稱(chēng)樣：稱(chēng)取0.1077 g(雙子葉植物干根粉末)置于500 mL燒杯中，加數(shù)滴蒸餾水潤(rùn)濕樣品，防止其在后面的操作中漂浮于液面上。鉀質(zhì)根制作：加入200 mL pH7.0的1 mol/L KCl ，攪拌5 min，使根沉淀，抽濾。

5、淋洗：制成的鉀質(zhì)根用蒸餾水連續(xù)淋洗，邊淋洗邊抽濾，直至濾液中無(wú)Cl-存在(用AgNO3檢驗(yàn))。H+代換K+：將沉淀物與濾紙一起放于250 mL燒杯中，加入200 mL（準(zhǔn)確量?。?0.1 mol/L HCl ，攪拌5 min?；鹧婀舛扔?jì)法測(cè)定K+：普通漏斗過(guò)濾至小燒杯，火焰光度計(jì)測(cè)定K+的含量。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理火焰分光光度計(jì)的標(biāo)曲：濃度/ppm吸光值10327220629230954840125025015526一次標(biāo)曲實(shí)驗(yàn)最終測(cè)得的K濃度為9.2ppm，即9.2毫摩爾/升。則根的陽(yáng)離子交換量為：則交換量為：9.2*200/10/0.1077/39.1毫摩爾/克=43.69毫摩爾/克六、

6、討論、心得1、作物根系陽(yáng)離子交換量的大小與哪些因素有關(guān)？答：由于果膠中的游離羧基成為陽(yáng)離子結(jié)合位點(diǎn)，因此根細(xì)胞壁中果膠的含量重點(diǎn)影響根陽(yáng)離子交換量，同時(shí)果膠的甲基酯化程度決定果膠中游離羧基的含量，甲基酯化程度較低的果膠常含有較多的游離羧基，具有較大的陽(yáng)離子交換量。陽(yáng)離子交換與根表面的膠體有關(guān)，因此不同根表面不同的膠體也影響根際陽(yáng)離子交換量。2、根系陽(yáng)離子交換量的測(cè)定有何意義？答：陽(yáng)離子交換量是植物重要的生理特性之一，它極大地影響植物根系對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收。具體說(shuō)來(lái)，根際陽(yáng)離子交換量的測(cè)量有以下實(shí)際意義：表征植物根系對(duì)陽(yáng)離子的潛在吸收能力；衡量植物對(duì)難溶性磷酸鹽的吸收利用能力（這與其對(duì)鈣的吸收

7、能力密切相關(guān)）；反映植物對(duì)重金屬的抵抗能力（這在受重金屬污染地區(qū)尤為重要，以重金屬鋁為例，通常低CEC植物種類(lèi)由于根細(xì)胞壁對(duì)鋁的吸附能力較弱，可避免鋁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，故具有較強(qiáng)的抗鋁能力）；表明植物根系的吸附特性對(duì)根土界面養(yǎng)分離子的動(dòng)態(tài)和有效性的影響。3、為什么要采用干根測(cè)定作物根系陽(yáng)離子交換量？答：由于是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，利用干根易于操作、節(jié)約時(shí)間；由于新鮮根的代謝依然旺盛，因而干根可防止測(cè)定中因根的代謝活動(dòng)導(dǎo)致的離子被吸收或外溢所造成的誤差；由于這種交換現(xiàn)象直接與根表面的膠體性質(zhì)有關(guān)，因此認(rèn)為干根與鮮根，同樣顯示陽(yáng)子交換吸附性能的強(qiáng)弱。4、比較單子葉植物和雙子葉植物根系CEC的差異，并分析原因。答：通

8、常雙子葉植物的CEC比單子葉植物要大得多。這是因?yàn)殡p子葉植物根細(xì)胞初生壁主要的基質(zhì)多糖是果膠質(zhì)，而在單子葉植物根初生壁中，果膠質(zhì)占很小的部分。5、比較酸堿指示劑與pH計(jì)在判斷滴定終點(diǎn)時(shí)的差異，并判斷酸堿指示劑在實(shí)驗(yàn)中的可行性。答：實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下PH=7酚酞終點(diǎn)單子葉18.57 23.68 雙子葉36.82 48.53 可見(jiàn)酚酞終點(diǎn)比Ph法大，因?yàn)榍胺ㄊ窃趬A性時(shí)定終點(diǎn)，而后者是在酸性時(shí)定終點(diǎn)。固實(shí)際實(shí)驗(yàn)中采用后法更準(zhǔn)確。6、比較酸堿滴定法與火焰光度計(jì)法測(cè)定植物根系CEC時(shí)的結(jié)果差異，并討論其相關(guān)性。答：實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：用PH=7法：雙子葉單子葉酸堿滴定36.82 18.57 原子吸收40.15 19.41 用酚酞滴定法：雙子葉單子葉酸堿滴定48.53 23.68 原子吸收40.15 19.